兩級(jí)AO-MBBR工藝用于高速服務(wù)區(qū)污水處理站的設(shè)計(jì)研究

練增宇

（福建省建研工程顧問(wèn)有限公司，福建 福州 350001）

引言

近年來(lái)，福建省高速公路發(fā)展迅速，高速公路沿線服務(wù)區(qū)也在不斷建設(shè)。高速公路服務(wù)區(qū)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)水污水主要以衛(wèi)生間污水、餐飲廢水以及汽修、洗車廢水為主，其水質(zhì)水量受晝夜、季節(jié)及節(jié)假日影響而產(chǎn)生波動(dòng)，沖擊負(fù)荷高，且水量因車 流量逐年增加 也呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。這種污水具有水量波動(dòng)大，水質(zhì)總氮、氨氮、總磷濃度高等特點(diǎn)。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，福建沿海地區(qū)高速服務(wù)區(qū)污水處理站尾水水質(zhì)排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）[1]的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。本文以福廈高速沿線某服務(wù)區(qū)100 m3/d污水處理站設(shè)計(jì)為例，介紹了該污水處理站的工藝流程、各單體設(shè)計(jì)參數(shù)，并總結(jié)了該工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，對(duì)類似的污水處理站設(shè)計(jì)具有參考借鑒意義。

1 工程概況

1.1 工程背景

莆田市某高速服務(wù)區(qū)計(jì)劃新建1座污水處理站，處理規(guī)模為100 m3/d，污水處理主體工藝采用分段進(jìn)水兩級(jí)AO-MBBR+豎流式二沉池+石英砂過(guò)濾器工藝，消毒采用成品次氯酸鈉溶液（10%濃度）接觸消毒工藝，尾水水質(zhì)排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）[1]的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 高速公路服務(wù)區(qū)污水特征及設(shè)計(jì)進(jìn)出水質(zhì)

1.2.1 高速服務(wù)區(qū)污水特征

高速服務(wù)區(qū)污水除固定工作人員產(chǎn)生外，主要由進(jìn)入服務(wù)區(qū)的司乘人員產(chǎn)生。由于車輛進(jìn)入服務(wù)區(qū)的隨機(jī)性很大，即使是同一座服務(wù)區(qū)，不同時(shí)間段客流量也具有很大的波動(dòng)性。在法定節(jié)假日，客流量高峰主要集中在上午9時(shí)至12時(shí)、下午13時(shí)至18時(shí)，同時(shí)高速服務(wù)區(qū)污水存在總氮、氨氮、總磷濃度高的特點(diǎn)。針對(duì)水量波動(dòng)性大和氮、磷濃度高等特點(diǎn)，相關(guān)單位在污水處理站的工藝設(shè)計(jì)中，設(shè)置了調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量、均衡水質(zhì)。

1.2.2 進(jìn)出水水質(zhì)

根據(jù)建設(shè)單位提供的高速服務(wù)區(qū)實(shí)測(cè)水質(zhì)數(shù)據(jù)，相關(guān)單位確定了進(jìn)水水質(zhì)工程設(shè)計(jì)值。出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）[1]的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。具體進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù)如表1所示。

2 工藝設(shè)計(jì)[2]

2.1 工藝流程

本工程主體工藝采用分段進(jìn)水兩級(jí)AO-MBBR+豎流式二沉池+石英砂過(guò)濾器工藝，服務(wù)區(qū)污水經(jīng)細(xì)格柵過(guò)濾，去除大于5 mm的懸浮物；再進(jìn)入調(diào)節(jié)池對(duì)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)池出水經(jīng)水泵提升后依次進(jìn)入一級(jí)和二級(jí)AO-MBBR池，進(jìn)一步除去廢水中的有機(jī)物，并進(jìn)行硝化及反硝化反應(yīng)，把NH3-N轉(zhuǎn)化成氮?dú)獠⑷コ?，同時(shí)通過(guò)排出剩余污泥去除磷；好氧池出水進(jìn)入沉淀池，通過(guò)投加混凝劑PAC的作用，形成大顆粒沉淀并進(jìn)行泥水分離；經(jīng)沉淀池處理得到的上清液通過(guò)管路進(jìn)入砂濾罐，進(jìn)一步去除細(xì)小顆粒的過(guò)濾處理可以保證出水懸浮物達(dá)標(biāo)；然后進(jìn)入接觸消毒及回用水池，采用次氯酸鈉接觸消毒，經(jīng)消毒達(dá)標(biāo)后的出水可供回用至砂濾罐反沖洗或服務(wù)區(qū)地面沖洗、綠化等。工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

2.2 主要處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

2.2.1 格柵井

（1）功能：截除污水中較大的漂浮物，確保水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：格柵井1座，采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，平面尺寸L×B=3 000×1 100 mm；設(shè)不銹鋼機(jī)械格柵1道，安裝渠道寬為0.6 m，深為1.89 m，設(shè)備寬為0.5 m；柵前水深為0.7 m，格柵間隙為5 mm，安裝角度為75°，功率為1.1 kW。

2.2.2 調(diào)節(jié)及儲(chǔ)泥池

（1）功能：由于高速服務(wù)區(qū)水量波動(dòng)大，因此設(shè)置調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量、均化水質(zhì)；并設(shè)置儲(chǔ)泥池對(duì)剩余污泥進(jìn)行暫存，定期由吸糞車抽吸外運(yùn)并處理處置。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：調(diào)節(jié)及儲(chǔ)泥池1座，合建，采用玻璃鋼一體化設(shè)備，筒徑Ф3 000 mm，L=11 500 mm，厚度≥10 mm，其中調(diào)節(jié)區(qū)停留時(shí)間為14.2 h，有效容積為59.3 m3；設(shè)2臺(tái)潛水泵，單泵Q＝5 m3/h，H＝9 m，N=0.75 kW，1用1備，變頻控制。

2.2.3 兩級(jí)AO-MBBR設(shè)備

（1）功能：采用兩級(jí)AO-MBBR的形式，在池內(nèi)添加懸浮填料，進(jìn)行同步硝化與反硝化，以消化、降解污水中的有機(jī)物。

設(shè)計(jì)采用分段進(jìn)水兩級(jí)AO-MBBR工藝[3]，由兩級(jí)串聯(lián)A/0組成，回流污泥從一級(jí)A池進(jìn)入，污水按3：1比例[4]分別從一級(jí)A池和二級(jí)A池進(jìn)入，為反硝化提供碳源[3-4]。同時(shí)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，污水中五日生化需氧量和總凱氏氮之比小于4，碳源不足，設(shè)計(jì)配備碳源加藥系統(tǒng)，外加碳源采用乙酸鈉。根據(jù)堿度校核，堿度不足，設(shè)計(jì)增加堿度加藥系統(tǒng)，外加堿源采用純堿。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：一級(jí)A0-MBBR設(shè)備1座，采用地上式碳鋼結(jié)構(gòu)，L×B×H=13.0×3.0×3 m。缺氧區(qū)、好氧區(qū)、硝化液回流系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)，污泥濃度MLSS=4.50 g/L，污泥負(fù)荷FW=0.261 kgB0D5/（kgMLSS.d），總氮負(fù)荷率為0.072 kgTN/（kgMLSS.d），總停留時(shí)間為25.28 h。其中缺氧區(qū)停留時(shí)間為12.64 h，含填料1套；好氧區(qū)停留時(shí)間為12.64 h，含填料1套；混合液回流比R=200%～600%，污泥回流比R=50%～100%。

配套主要工藝設(shè)備：

a：潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，葉輪轉(zhuǎn)速為960 r/min，葉輪直徑為220 mm，N=0.55 kW；

b：硝化液回流泵1臺(tái)，Q=18 m3/h，H=7 m，N=1.5 kW，變頻控制。

二級(jí)A0-MBBR設(shè)備1座，采用地上式碳鋼結(jié)構(gòu)，L×B×H=10.3×3.0×3 m，內(nèi)含缺氧區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)、曝氣系統(tǒng)、硝化液回流系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)、設(shè)備間等，污泥濃度MSS=4.50 g/L，污泥負(fù)荷FW=0 174 kgB0D5/kgMSS），總負(fù)荷率為06 KgTN/（kgMLSS.d），總停時(shí)間為10.19 h。其中缺氧區(qū)停留時(shí)間為4.68 h，含填料1套；好氧區(qū)停留時(shí)間為5.51 h，含填料1套；好氧區(qū)混合液回流比R=200%～400%，污泥回流比R=50%～100%，沉淀區(qū)表面水力負(fù)荷為0.46 m3/m2.h。

配套主要工藝設(shè)備：

a：潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)，葉輪轉(zhuǎn)速為960 r/min，葉輪直徑為220 mm，N=0.55 kW；

b：硝化液回流泵1臺(tái)，Q=18 m3/h，H=7 m，N=1.5 kW，變頻控制；

c：污泥回流及排泥泵1臺(tái)，Q=5 m3/h，H=7 m，N=0.55 kW，變頻控制；

d：旋渦風(fēng)機(jī)2臺(tái)，Q=150 m3/h，P=440 mbar，N=2.2 kW，變頻控制。

2.2.4 砂濾設(shè)備

（1）功能：進(jìn)一步去除兩級(jí)AO-MBBR設(shè)備出水中的懸浮物、膠體等污染物質(zhì)。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：砂濾罐1座，采用碳鋼材質(zhì)，Ф1 000×2 450，產(chǎn)水能力為8.0 m3/h，設(shè)計(jì)流速為5.35 m/h；水反洗度為15 L/m2.s，水反洗歷時(shí)5 min；正洗強(qiáng)度為4 L/m2.s，正洗歷時(shí)5 min。

2.2.5 接觸消毒及反沖洗水池

（1）功能：對(duì)過(guò)濾后的出水進(jìn)行消毒、計(jì)量，并作為砂濾罐反沖洗水池。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：接觸消毒及反沖洗水池1座，采用地下式鋼筋砼結(jié)構(gòu)，平面尺寸L×B=4 000×1 500 mm，有效容積為5.43 m3，接觸消毒時(shí)間＞30 min；采用直角三角出水堰，配套超聲波明渠流量計(jì)。

2.2.6 設(shè)備間1座

設(shè)備間1座，采用成品防腐木屋，含加藥間和在線監(jiān)測(cè)間，平面尺寸L×B=7 800×4 000 mm。

加藥間設(shè)置次氯酸鈉、碳源和碳酸鈉加藥裝置。

設(shè)計(jì)參數(shù)：

（1）次氯酸鈉加藥裝置1 套，有效容積為0.5 m3，Ф×H=900×1 380；PE材質(zhì)，配套攪拌器，功率為0.55 kW，葉輪直徑為300 mm，攪拌速度為80～120 rpm；次氯酸鈉加藥泵2臺(tái)，Q=2.25 L/h，P=1.2 Mpa，P=0.25 kW，泵頭材質(zhì)為PVC。

（2）碳源加藥裝置1套，有效容積為0.5 m3，Ф×H=900×1 380；PE材質(zhì)，配套攪拌器，功率為0.55 kW，葉輪直徑為300 mm，攪拌速度為80～120 rpm；次氯酸鈉加藥泵2臺(tái)，Q=4.5 L/h，P=1.2 Mpa，P=0.25 kW，泵頭材質(zhì)為PVC。

（3）碳酸鈉加藥裝置1套，有效容積為0.5 m3，Ф×H=900×1 380；PE材質(zhì)，配套攪拌器，功率為0.55 kW，葉輪直徑為300 mm，攪拌速度為80～120 rpm；次氯酸鈉加藥泵2臺(tái)，Q=9.0 L/h，P=1.2 Mpa，P=0.25 kW，泵頭材質(zhì)為PVC。

在線監(jiān)測(cè)間設(shè)置pH/T，COD、氨氮、總磷及總氮在線檢測(cè)儀、數(shù)采儀等儀表。

3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本工程處理規(guī)模為100 m3/d，總投資約140萬(wàn)元，占地面積為250 m2，單位電耗為0.19 kW·h/m3，每噸污水的運(yùn)行成本約為3.41元。

4 結(jié)論

（1）兩級(jí)AO-MBBR污水處理工藝是傳統(tǒng)兩級(jí)AO活性污泥法和生物膜法的結(jié)合，形成的泥膜復(fù)合生物反應(yīng)器，既有傳統(tǒng)活性污泥懸浮態(tài)微生物去除有機(jī)物 效率高的特性，又融入了流化懸浮載體固定態(tài)硝化菌的作用，大大提高了硝化速率。采用分段進(jìn)水設(shè)計(jì)，可充分利用原水碳源；在進(jìn)水低碳氮比的情況下，分段進(jìn)水可以增加TP去除率。（2）針對(duì)高速服務(wù)區(qū)污水，該處理工藝流程布置及各處理單體設(shè)計(jì)參數(shù)選擇合理，處理后出水水質(zhì)可達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）[1]的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，并可回用于沖廁、綠化及地面沖洗，具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。